数字图像相关技术表征木竹材干缩湿胀的适用条件

数字图像相关技术(DIC)是表征木竹材干缩湿胀的有效手段。传统DIC分析需对木竹材表面施加人工散斑点,近年来也有报道利用管胞、木纤维等天然孔隙作为自然散斑点进行DIC分析,但自然散斑与人工散斑表征木竹材干缩湿胀是否具有差异尚无定论,采用自然散斑对不同树种的干缩湿胀进行表征时的适用条件也尚不明确。因此,以人工林杨木、杉木和毛竹为研究对象,对比了2种散斑方式(自然散斑、人工散斑)DIC与实测法对干缩湿胀变形的表征差异,讨论了采用自然散斑进行干缩湿胀表征时的适用条件。研究结果表明,在水分解吸、吸着过程中,2种散斑方式对木竹材干缩、湿胀变形的表征存在差异,且该差异与树种、纹理方向、相对位置等因素有关。相较于人工散斑,自然散斑与实测结果无显著差异,即自然散斑更适合表征木竹材的干缩湿胀变形。管胞、木纤维、竹薄壁细胞以及维管束均可作为自然散斑点表征干缩湿胀变形。根据作为自然散斑点的细胞类型,调整DIC相应的像素点尺寸和步长:像素点尺寸需调整至该类型细胞(腔)尺寸的1/10~1/5;步长需调整至确保子集移动距离与该类型细胞(腔)尺寸相近。研究结果为准确利用DIC表征木竹材干缩湿胀变形提供了理论依据与实际参考。